JP2018042020A

JP2018042020A - 映像伝送システム

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Publication number: JP2018042020A
Application number: JP2016172761A
Authority: JP
Inventors: 中村　和則; Kazunori Nakamura; 和則中村; 成田　和生; Kazuo Narita; 和生成田
Original assignee: MEDIA LINKS CO Ltd
Current assignee: MEDIA LINKS CO Ltd
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2036-09-05
Also published as: JP6796234B2

Abstract

【課題】冗長化した送信機がシーケンス番号を合わせることなく同一のシーケンス番号を送信する。【解決手段】ＰＴＰグランドマスタとＰＴＰグランドマスタとＰＴＰに従って時刻同期し、１つの映像信号から分配された映像信号を入力とする第１および第２の送信機と、第１および第２の送信機とＩＰネットワークを介して接続された受信機とを備え、第１および第２の送信機のそれぞれは、入力映像信号を複数のＩＰパケットに分割し、ＰＴＰに従って時刻同期されたＰＴＰタイムスタンプに基づいて、ＲＴＰシーケンス番号の初期値を算出し、初期値から連続したシーケンス番号を、複数のＩＰパケットのそれぞれのＲＴＰシーケンス番号フィールドに設定し、ＲＴＰに従って、第１および第２の伝送経路を介して受信機にそれぞれ送信する。【選択図】図３

Description

本発明は、映像伝送システムに関し、特に、冗長化された送信機間で同一のペイロードを有するＩＰパケットに対し同一のＲＴＰシーケンス番号を設定する映像伝送システムに関する。

スポーツ中継での映像を競技場から放送用の中継センター、もしくは直接放送局に伝送する放送システム、または（基幹）放送局から他の放送局に映像信号をマルチキャストで伝送する映像伝送システムが知られている。このような映像信号を伝送する場合、その映像信号はＩＰパケットに変換されて、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）に従ってＩＰネットワークを経由して伝送されることが多い。ＲＴＰは、音声や動画などのデータ信号をリアルタイムに配信するためのデータ通信プロトコルである。

上述したＩＰパケットを伝送する場合に使用される伝送経路に障害が発生した場合、ＩＰパケットを伝送することができないことがある。このような事象に対処するために、伝送経路を冗長化することが一般的に行われている。伝送経路を冗長化することによって、現用系の伝送経路に障害が発生した場合に、予備系の伝送経路からのＩＰパケットに切り替えてＩＰパケットを伝送することができる。このような構成によって、ＩＰパケットの伝送が中断されることを防止することができる。ここで、映像信号の場合、何ら制御をせずに切り替えを行うと、映像の乱れが視聴者の目に見えることになる。よって、上述したような切り替えを行う際に、シームレスな切り替えを行うことが要求される。

上述したＩＰパケットの切り替えを行うための映像信号の伝送方式に関する標準規格として、ＳＭＰＴＥ（Society of Motion Picture and Television Engineers）２０２２−７が規定されている。ＳＭＰＴＥ２０２２−７は、ＩＰネットワーク上でＩＰパケットを送信する送信側（送信機）が、同一のペイロードデータを有する複数のＩＰパケットを複数の異なる伝送経路（イーサネット：登録商標）上で宛先に送信することを規定している。図１は、ＳＭＰＴＥ２０２２−７に従ったパケット伝送の方式を示す。

図１に示すように、送信機１と受信機２との間にはＩＰネットワーク３が存在し、伝送経路４（現用系）および伝送経路５（予備系）を介して両者が接続される。放送局などから伝送される入力映像信号（ＳＤＩ信号、ＤＶＢ−ＡＳＩ信号、またはイーサネット経由で受信するＩＰパケット内のペイロードに含まれる映像および音声情報）を受信した送信機１は、入力映像信号を一連のＩＰパケット群（以下、「ＩＰパケットストリーム」と呼ぶ）にカプセル化し、さらに各ＩＰパケットを複製し（この複製によって同一のペイロードデータを有する２つのＩＰパケットストリームが生成される）、２つのＩＰパケットストリームを伝送経路４および伝送経路５のそれぞれを介して送信する。複製された２つのＩＰパケットには、同一のＲＴＰシーケンス番号が設定される。ただし、２つのＩＰパケットは、伝送経路４および伝送経路５のそれぞれを通じて送信されるために、ＩＰヘッダ、ＭＡＣヘッダ、およびＶＬＡＮタグの一部、または必要とあれば全てについて各々異なった値が設定される。受信機２は、伝送経路４および伝送経路５で送信された２つのＩＰパケットストリームをそれぞれ受信し、通常は、伝送経路４から受信したＩＰパケットストリームに基づいて、映像信号を再構築する。

ここで、伝送経路４に障害が発生した場合、伝送経路５から受信したＩＰパケットに切り替える必要がある。この切り替え時に、伝送経路４から受信したＩＰパケットストリームおよび伝送経路５から受信したＩＰパケットストリームを、受信機２における遅延時間調整用のバッファメモリ（遅延バッファ）２ａおよび２ｂによってそれぞれバッファリングすることによって、切り替え点での両系の遅延が同一となるように調整する。これにより、切り替え時に出力する映像を乱さずに切り替えることが可能となる。

図１では、受信機２が、ＲＴＰシーケンス番号に「２」が設定されたＩＰパケットを受信した時点で、伝送経路４に障害が発生したことを示している。この場合、受信機２は、伝送経路４からはＲＴＰシーケンス番号に「３」あるいは「４」が設定されたＩＰパケットを受信することができない。一方で、受信機２は、伝送経路５からはＲＴＰシーケンス番号が「２」のＩＰパケットに引き続いて「３」および「４」のＩＰパケットを受信する。受信機２は、受信した２つのＩＰパケットストリームから１つのＩＰパケットストリームの構築を行う段階で、伝送経路４の遅延バッファにはＲＴＰシーケンス番号が「３」のＩＰパケットが存在しないことを検出し、伝送経路５への切り替えを行う。そして、伝送経路５の遅延バッファが出力するＲＴＰシーケンス番号が「３」および「４」のＩＰパケットをＩＰパケットストリームの構築に使用することによりパケットロスを発生させず、結果としての出力する再構築済み映像信号を乱すことはない。これにより、映像信号のシームレスな切り替えが実現される。

Application note DT-AN-IP-3, SMPTE 2022-7 "Seamless Protection Switching" for DekTec network adapter、[online]、インターネット（ＵＲＬ：http://www.dektec.com/products/PCIe/DTA-2162/downloads/DT-AN-IP-3%20SMPTE%202022-7.pdf）

上述した方式でも、当然ながら、送信機が故障した場合は、２つの伝送経路のうちのいずれにおいてもＩＰパケットストリームを送信することができないことがある。従って、より高い信頼性が要求される場合には、（複数の筐体および／またはカードを使用することによって）送信機が冗長化されることが必要となる。ここで、ＳＭＰＴＥ２０２２−７で規定された方式では、ＲＴＰシーケンス番号を使用して、映像信号を再構築しているので、冗長化された複数の送信機間でＲＴＰシーケンス番号を合わせる必要がある。しかしながら、従来技術では、複数の送信機間でＲＴＰシーケンス番号を合わせる技術が存在せず、ＲＴＰシーケンス番号に基づいて映像信号を再構築する方法では、送信機を冗長化することができなかった。

冗長化した送信機間でＲＴＰシーケンス番号を合わせる方法として、例えば、複数の送信機が相互にＲＴＰシーケンス番号を交換することが考えられる。しかしながら、このような方法は、ＳＭＰＴＥ２０２２−６に規定されている高速な非圧縮映像データの伝送に使用するには、シーケンス番号の交換に多大な時間を要し、相対的にプロトコル処理のオーバヘッドも大きくなり現在のテクノロジーでは現実的ではない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、複数の送信機間でＲＴＰシーケンス番号を交換する必要なく、各々の送信機が同一のペイロードを有するＩＰパケットに対して同一のＲＴＰシーケンス番号を設定して、ＩＰネットワーク上で送信することができる映像伝送システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る映像伝送システムは、ＰＴＰグランドマスタと、前記ＰＴＰグランドマスタとＰＴＰに従って時刻同期し、１つの映像信号から分配された映像信号を入力とする第１の送信機と、第２の送信機と、前記第１の送信機および前記第２の送信機とＩＰネットワークを介して接続された受信機とを備え、前記第１の送信機および前記第２の送信機のそれぞれは、前記分配された映像信号を複数のＩＰパケットに分割し、前記ＰＴＰに従って時刻同期されたＰＴＰタイムスタンプに基づいて、ＲＴＰシーケンス番号の初期値を算出し、前記初期値から連続したシーケンス番号を、前記分割した複数のＩＰパケットのそれぞれのＲＴＰシーケンス番号フィールドに設定し、前記第１の送信機は、前記ＲＴＰシーケンス番号が設定された前記複数のＩＰパケットを第１の複数のＩＰパケットとして、ＲＴＰに従って、第１の伝送経路を介して前記受信機に送信し、前記第２の送信機は、前記ＲＴＰシーケンス番号が設定された前記複数のＩＰパケットを第２の複数のＩＰパケットとして、ＲＴＰに従って、第２の伝送経路を介して前記受信機に送信することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る別の映像伝送システムは、１つの映像信号から分配された映像信号を入力とする第１の送信機と、第２の送信機と、前記第１の送信機および前記第２の送信機とＩＰネットワークを介して接続された受信機とを備え、前記第１の送信機および前記第２の送信機のそれぞれは、前記分配された映像信号を複数のＩＰパケットに分割し、前記第１の送信機は、入力された前記映像信号から第１の映像フレーム境界を判定し、前記判定した第１の映像フレーム境界から所定の時間が経過した後に前記第２の送信機にＲＴＰシーメンス番号の初期化命令を発行するのと並行して、入力された前記映像信号から第Ｎの映像フレーム境界を判定し、前記第Ｎの映像フレーム境界に基づき、ＲＴＰシーケンス番号を初期化し、前記第２の送信機は、前記初期化命令を受信したことに応答して、入力された前記映像信号から第２の映像フレーム境界を判定し、前記第２の映像フレーム境界に基づき、ＲＴＰシーケンス番号を初期化することを特徴とする。

本発明に係る映像伝送システムによれば、冗長化された複数の送信機が相互にＲＴＰシーケンス番号を交換する必要なく、各々が独立してＲＴＰに従ってＲＴＰシーケンス番号を設定して、ＩＰパケットを送信することができる。

ＳＭＰＴＥ２０２２−７に従った映像信号を伝送する方式の例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る映像伝送システムが使用するＰＴＰの処理を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る映像伝送システムの構成の例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る送信機の構成の例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るＲＴＰシーケンス番号の具体的な設定方法を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る送信機の構成の例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るＲＴＰシーケンス番号の具体的な設定方法を示す図である。

ＩＥＥＥ１５８８ｖ２は、ＬＡＮ（Local Area Network）経由での高精度な時刻の配信方法について規定している。ＰＴＰで時刻同期するネットワークは、ＰＴＰグランドマスタとＰＴＰスレーブから構成される。ＰＴＰグランドマスタは、通常、高精度のＧＰＳ信号、電波時計信号あるいは映像信号の同期用のＢＢ（Black Burst）信号などをリファレンスクロックのソースとして使用することができるハードウェアとして実装される。ＰＴＰスレーブはＰＴＰグランドマスタとの間で時刻同期する。

図２に示すように、ＰＴＰグランドマスタ２０１がＰＴＰスレーブ２０２にＡｎｎｏｕｎｃｅメッセージを送信することによって、ＰＴＰグランドマスタ２０１とＰＴＰスレーブ２０２との関係が確立される（ステップＳ２０１）。

次に、ＰＴＰグランドマスタ２０１がＰＴＰスレーブ２０２にＳｙｎｃメッセージを送信する（ステップＳ２０２）。Ｓｙｎｃメッセージには、メッセージの送信時刻（ｔ１）が含まれ、ＰＴＰスレーブ２０２が受信すると到着時刻（ｔ２）が記録される。

ＰＴＰスレーブ２０２がＰＴＰグランドマスタ２０１にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信する（ステップＳ２０３）。Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージには、メッセージの送信時刻の実際の値（ｔ３）が記録される。

次に、ＰＴＰグランドマスタ２０１がＰＴＰスレーブ２０２にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを送信する（ステップＳ２０４）。Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージには、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージの実際の到着時刻（ｔ４）が記録される。

ＰＴＰスレーブ２０２は、ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４を使用して、往復の遅延時間とＰＴＰグランドマスタ２０１の時刻とＰＴＰスレーブ２０２の時刻とのオフセット（時間差）を算出する。片道の遅延時間が往復の遅延時間の半分であると仮定すると、ＰＴＰスレーブ２０２のオフセットは以下の式によって算出される。
ＰＴＰスレーブのクロックのオフセット＝（ｔ２−ｔ１）−（片道の遅延時間）
（片道の遅延時間）=｛（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ｔ４−Ｔ３）｝／２
式１
ＰＴＰスレーブ２０２が上記の処理を１秒間に複数回繰り返し、処理結果のオフセット値の平滑化を行い時刻情報にフィードバックすることによって、ＰＴＰグランドマスタ２０１との時刻の同期が維持される。

本説明は１ステップクロック（１−ｓｔｅｐｃｌｏｃｋ）とＥ２Ｅディレイメカニズム（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄｄｅｌａｙｍｅｃｈａｎｉｓｍ）でのＰＴＰの動作を説明したものである。実際には、ＰＴＰでは２ステップクロック（２−ｓｔｅｐｃｌｏｃｋ）、あるいはＰ２Ｐディレイメカニズム（Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒｄｅｌａｙｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の仕様も定義されており、さらなる補正などの処理が行われ、より誤差精度の高い時刻同期が実現されるが、本明細書では、これ以上の詳細な説明は行わない。

次に、図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る映像伝送システムの構成の例を説明する。本実施形態に係る映像伝送システムは、ＳＭＰＴＥ２０２２−２（ＩＰネットワーク上での固定ビットレートＭＰＥＧ−２トランスポートストリーム（ＴＳ）の伝送を規定）、ＳＭＰＴＥ２０２２−６（ＩＰネットワーク上での高ビットレートメディア信号の伝送を規定）などの、ＳＭＰＴＥ２０２２で規定されたプロトコルに準拠することを前提とする。また、ＩＰネットワーク上でのＩＰパケットの伝送においては、ＲＴＰ／ＵＤＰに準拠することを前提とする。

図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る映像伝送システムは、分配器１１、ＰＴＰグランドマスタ１２、送信機１３ａ、送信機１３ｂ、および受信機１４を備える。送信機１３ａおよび送信機１３ｂ、受信機１４は、ＩＰネットワーク１５を介して相互に接続される。送信機１３ａと受信機１４との間には伝送経路１６が存在し、送信機１３ｂと受信機１４との間には伝送経路１７が存在する。

分配器１１は、放送局などから伝送された入力映像信号を受信すると、その入力映像信号を送信機１３ａおよび１３ｂに分配する。つまり、分配器１１によって、入力映像信号が複製される。映像信号がＳＤＩ信号またはＤＶＢ−ＡＳＩ信号の場合は、分配器１１は同軸ケーブルまたは光ファイバーケーブルのコネクタを備えた分配器であり、映像信号がイーサネット経由で受信される場合は、分配器１１はイーサネットのスイッチである。

ＰＴＰグランドマスタ１２は、図２で説明したグランドマスタとして機能し、送信機１３ａおよび１３ｂとＰＴＰ時刻同期を行う。ＰＴＰグランドマスタ１２は、受信機１４ともＰＴＰ時刻同期を行ってもよいが、受信機１４との時刻同期は必須ではない。

送信機１３ａおよび１３ｂはそれぞれ、分配器１１によって分配された入力映像信号をＩＰパケットに分割し、そのＩＰパケットをＩＰネットワーク１５上で受信機１４に送信する。送信機１３ａは、入力映像信号から分割およびＩＰパケット化されたＩＰパケットＡを、ＲＴＰに従って伝送経路１６上で受信機１４に送信する。送信機１３ｂは、入力映像信号分割およびＩＰパケット化されたＩＰパケットＢを、ＲＴＰに従って伝送経路１７上で受信機１４に送信する。つまり、送信機１３ａおよび１３ｂの各々は、同一のペイロードを有するＩＰパケットを、別個の伝送経路上で送信する。ここで、同一のペイロードを有するＩＰパケットには同一のＲＴＰシーケンス番号が設定されるが、その詳細は後述する。

送信機１３ａおよび１３ｂは、ＰＴＰスレーブとしても機能し、ＰＴＰグランドマスタ１２との間でＰＴＰに従って時刻同期を行う。ここでの時刻はＳＭＰＴＥＥｐｏｃｈ（エポック）、つまり協定世界時（ＵＴＣ）での１９７０年１月１日真夜中（午前０時０分０秒）の時刻からの時間として表される数値である。つまり、送信機１３ａおよび１３ｂは、ナノ秒レベルの誤差精度を有する、エポックからの特定の時点での経過時間を有する。

なお、本実施形態では、２台の送信機、送信機１３ａおよび１３ｂによって冗長化を図っているが、構成する送信機の数は２に限定されず、任意の数で送信機を構成してもよい。この場合、伝送経路も送信機の数に対応した数で構成される。

また、ＰＴＰグランドマスタ１２は、送信機１３ａおよび１３ｂのいずれかで実装されてもよく、または、送信機１３ａおよび１３ｂ以外の第３の送信機（図示せず）で実装されてもよい。例えば、ＰＴＰグランドマスタ１２を送信機１３ａで実装する場合、その送信機１３ｂが、送信機１３ａと時刻同期を行う。ＰＴＰグランドマスタ１２を第３の送信機で実装する場合、送信機１３ａおよび１３ｂが第３の送信機と時刻同期を行う。

受信機１４は、伝送経路１６上で送信されたＩＰパケットＡ、および伝送経路１７上で送信されたＩＰパケットＢの両方を受信する。ここで、通常状態であれば、受信機１４は、例えば、ＩＰパケットＡのみに基づいて映像信号を再構築する（ＩＰパケットＢは破棄される）。

一方、送信機１３ａおよび伝送経路１６のいずれか（以下、現用系）に障害が発生すると、受信機１４は、伝送経路１７からのＩＰパケットＢに基づいて再構築するように切り替える必要がある。ここで、出力する映像信号が乱れることなく切り替えるために、受信機１４内の遅延バッファでＩＰパケットＡおよびＢのバッファリングを行うことによって、切り替え時に同一のペイロードを有するＩＰパケットのタイミングを合わせる。ＩＰパケットＢがＩＰパケットＡと同一のペイロードを有するか否かは、双方に設定されたＲＴＰシーケンス番号を参照することによって判定される（ＳＭＰＴＥ２０２２−７によって規定）。

次に、図４を参照して、図３で説明した送信機１３ａおよび１３ｂ（図４では、総称して「送信機１３」）の構成の例を説明する。図４に示すように、送信機１３は、映像信号受信部１３１、ＩＰパケット生成部１３２、ＰＴＰ制御部１３３、ＰＴＰタイムスタンプカウンタ１３４、フレーム境界判定部１３５、シーケンス番号設定部１３６、送信部１３７、データネットワークインタフェース部１３８、および制御ネットワークインタフェース部１３９を備える。

映像信号受信部１３１は、分配器１１によって分配された映像信号を受信する。ＩＰパケット生成部１３２は、映像信号をＩＰ伝送するために、受信した映像信号からＲＴＰ／・ＵＤＰ／ＩＰプロトコルで規定されたＩＰパケットを生成する。ＲＴＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＩＰヘッダ、およびＭＡＣヘッダを付加して、ＩＰパケットを生成する。

ＰＴＰ制御部１３３は、ＰＴＰグランドマスタ１２から制御ネットワークインタフェース部１３９を介してＰＴＰのメッセージを受信し、ＰＴＰグランドマスタ１２とＰＴＰ時刻同期を行う。その時刻同期に基づいて、ＰＴＰタイムスタンプカウンタ１３４がカウントアップされる。

フレーム境界判定部１３５は、映像信号受信部１３１に入力される映像信号の映像フレーム境界を判定する。映像信号が非圧縮の映像信号である場合には、ＳＭＰＴＥ４２４ＭＳＭＰＴＥ２９２Ｍ、またはＳＭＰＴＥ２５９Ｍなどの規定に従い、映像フレーム境界を判定する。映像信号がＤＶＢ−ＡＳＩの場合には、ＴＳヘッダ内のペイロードユニット開始インジケータ（入力映像信号がＳＭＰＴＥ２０２２−２に準拠している場合）の値を参照し、映像フレーム境界を判定する。映像信号の入力インタフェースがイーサネットであり、ＩＰパケットにより映像信号が入力され、ＩＰパケットのフォーマットがＳＭＰＴＥ２０２２−６に準拠している場合には、ＩＰパケットのＲＴＰヘッダ内のＭ（マーカ）ビットを参照し、映像フレーム境界を判定する。映像信号の入力インタフェースがイーサネットであり、ＩＰパケットにより映像信号が入力され、ＩＰパケットのフォーマットがＳＭＰＴＥ２０２２−２に準拠している場合には、ＴＳヘッダ内のペイロードユニット開始インジケータ（入力映像信号がＳＭＰＴＥ２０２２−２に準拠している場合）の値を参照し、映像フレーム境界を判定する。上記の映像フレーム境界の判定は、標準規格に基づいており、現状でも多くの映像機器に実装されている従来技術なので、本明細書では、これ以上の詳細な説明は行わない。

シーケンス番号設定部１３６は、ＰＴＰタイムスタンプカウンタ１３４によってカウントアップされたタイムスタンプに基づいて、ＲＴＰシーケンス番号を算出する。算出された値は、フレーム境界判定部１３５によって判定されたフレーム境界を基準に映像フレームの最初のＩＰパケットのＲＴＰヘッダ内のＲＴＰシーケンス番号フィールド（ＲＴＰによって規定）に設定する。ここで、図５を参照して、ＲＴＰシーケンス番号の具体的な設定方法を説明する。

図５は、横軸を時間軸として、送信されるＩＰパケットのフレーム境界と時間との関係を示す。図５に示すように、１つの映像フレームは、所定の数のＩＰパケットを有する。

まず、シーケンス番号設定部１３６は、カウントアップされたＰＴＰタイムスタンプカウンタ１３４のタイムスタンプを参照し、１秒が経過したとき、つまり、秒単位で時刻が更新されたときに（「秒の境界」時（図５では、「秒の境界１」を示す）、式１に従って算出した値の整数部分の下位１６ビットをサンプリングする。
サンプリング値（ＳＶ）＝（（３２ＣＶ−ＰＳＶ）×ＶＦＮ×ＩＰＮ）
式１
３２ＣＶは、更新後のＰＴＰタイムスタンプカウンタの秒以上の３２ビットカウント値であり、ＰＳＶは、事前に設定した所定の時間の秒以上の値であり、ＶＦＮは、毎秒の映像フレーム数であり、ＩＰＮは、映像１フレーム当たりのＩＰパケット数である。ここで、「事前に設定した所定の時間」とは送信機１３ａと１３ｂの間で共通の値であり、図５の実施例においてはＳＭＰＴＥ２０５９−１で規定されているＳＭＰＴＥＥｐｏｃｈからの時間である。ＳＭＰＴＥＥｐｏｃｈからの通算の映像フレーム数をそのままＲＴＰシーケンス番号の算出に使用する場合には、「事前に設定した所定の時間」は０となる。なお、上記の演算が通常の組み込みプロセッサ、あるいは論理回路において容易に実現できることは自明である。

次に、シーケンス番号設定部１３６は、フレーム境界判定部１３５によって判定された映像フレーム境界（フレーム境界ＩＰパケット）を基準に、映像フレームの開始となるＩＰパケット（フレーム開始ＩＰパケット）に、上記算出したＲＴＰシーケンス番号を初期値として設定する。ここで、映像フレーム境界ＩＰパケットは、１映像フレームの最後のＩＰパケットを意味する。

図５の例で説明すると、映像フレームＮ−１の中の所定の数のＩＰパケットが生成される間に秒の境界に到達する。この時点でＰＴＰタイムスタンプの秒カウンタの値がＳＭＰＴＥＥｐｏｃｈより１６，８９０日（４６年と１００日）と１時間と２分と３秒進んでいるとする。この場合、３２ＣＶが、１，４５９，２９９，７２３秒である。送信される映像信号のフォーマットを１０８０Ｐとすると、１映像フレームのサイズは６，１８７，５００バイトであり、ＳＭＰＴＥ２０２２−６で規定されるペイロード長１３７６バイトのＩＰパケットを使用する場合、ＩＰＮは、４４９７である。映像フレームの周波数を５９．９４Ｈｚとする場合、ＶＦＮは、（６０Ｈｚ×１０００／１００１）である。ＰＳＶを０とすると、図５の秒の境界でのサンプリング値の基となる整数値は、式１に従って、
１，４５９，２９９，７２３×（６０×１０００／１００１）×４４９７
であり、式１の計算結果より小数点以下を切り捨て、下記の値が得られる。
３９３，３５４，８９６，３６３，４９６（１６進数では０ｘ１６５Ｃ１１２ＤＥ４ＦＥ８）
この算出したサンプリング値の下位１６ビットは０ｘ４ＦＥ８である。

映像フレームＮと映像フレームＮ−１の境界が判定されると、映像フレームＮのフレーム開始ＩＰパケットのＲＴＰシーケンス番号に、初期値として「０ｘ４ＦＥ８」が設定される。引き続いて送信するＩＰパケットには次の「秒の境界」（図５では、「秒の境界２」を示す）まで順次１を加算したＲＴＰシーケンス番号を設定する。

送信機１３ａと１３ｂはナノ秒のレベルでの誤差精度を有するＰＴＰにより時刻同期しており、分配器１１より両方の送信機に配信される映像信号の遅延時間の差は、配信するケーブルの長さと分配器１１内の遅延時間の差を合計した程度である。従って、「秒の境界」時と映像フレーム境界のタイミングとの差が上記の遅延時間の差より大きければ、伝送経路１６および１７のそれぞれを介して送信される同一のペイロードを有するＩＰパケットＡおよびＩＰパケットＢに関して、式１の計算結果は同一となり、両方のＩＰパケットは同一のＲＴＰシーケンス番号を有することとなる。

一方で、「秒の境界」時と映像フレーム境界のタイミングとの差が上記の遅延時間の差より小さい、すなわち「秒の境界」時と映像フレーム境界のタイミングとの差がほぼ同じ場合には、伝送経路１６および１７のそれぞれを介して送信される同一のペイロードを有するＩＰパケットＡおよびＩＰパケットＢに関して、上記の計算結果は同一とならない可能性がある。この場合、次の「秒の境界」時（図５では、「秒の境界１」を基準に「秒の境界２」）にサンプリング値をＲＴＰシーケンス番号に設定せず、ＲＴＰシーケンス番号に順次１を加算することを継続してもよい。代わりに、サンプリング値を算出するタイミングを「秒の境界」より一定のタイミングで遅延させることによって、上述したＩＰパケットＡおよびＩＰパケットＢに関して、式１の計算結果が同一となり、両方のＩＰパケットが同一のＲＴＰシーケンス番号を有することができる。

このような構成によって、「秒の境界」時にＲＴＰシーケンス番号を算出し、算出されたＲＴＰシーケンス番号が、映像フレームの開始時点で設定される。その後は次の秒の境界まで、引き続いて送信するＩＰパケットには次の「秒の境界」時まで順次１を加算したＲＴＰシーケンス番号を設定する。このような構成によって、送信機１３ａおよび１３ｂはそれぞれ、相互にＲＴＰシーケンス番号を合わせることなく独立して、同一のペイロードを有するＩＰパケットに対して同一のシーケンス番号を設定することができる。

なお、本実施形態では、サンプリング値を算出し、ＲＴＰシーケンス番号を設定するタイミングを、１秒ごと、つまり、「秒の境界」時としているが、これは例示にすぎず、例えば、０．５秒、２秒などの所定の時間間隔であってもよい。また、周期的に時間間隔でサンプリング値を算出し、ＲＴＰシーケンス番号を設定するのではなく、送信機１３ａおよび１３ｂの制御ネットワークインタフェース部１３９を介して、ＧＵＩあるいはコマンドライン入力を経由しての人手による指令、またはソフトウエアプログラムによる指令に基づきサンプリング値を算出し、ＲＴＰシーケンス番号を設定する実施形態も可能である。

送信部１３７は、ＩＰパケット生成部１３２により生成されたＩＰパケットを、データネットワークインタフェース部１３８を介してＩＰネットワーク１５にパケット単位で送信する。

このようにして、送信機１３ａおよび１３ｂの各々は、相互にＲＴＰシーケンス番号を合わせることなく、同一のペイロードを有するＩＰパケットに対して同一のＲＴＰシーケンス番号を設定してＩＰパケットを受信機１４に送信することができる。

受信機１４は、現用系に障害が発生したことを検出した場合に、伝送経路１６を介して送信されたＩＰパケットＡから、伝送経路１７を介して送信されたＩＰパケットＢに切り替える。この切り替えを行う際に、従来通りにＳＭＰＴＥ２０７７−７に従って、ＩＰパケットＡおよびＩＰパケットＢに設定されたＲＴＰシーケンス番号の値から同一ペイロードを有するそれぞれのＩＰパケットを判定し、受信機１４内部でバッファリングすることによって同一ペイロードを有する両方のＩＰパケットのタイミングを合わせ、切替え発生時に再構築済み映像信号に瞬断（ヒット）が発生しないようにする。（瞬断（ヒット）が発生しないことを一般的にシームレスまたはヒットレスと呼ぶ。）なお、受信機のＩＰパケットから映像信号を再構築する処理の詳細は、ＳＭＰＴＥ２０２２−７の仕様に従い、従来通りの技術に基づいて容易に実現できるので、本明細書における詳細な説明は省略する。

なお、第１の実施形態では、現用系の伝送経路に障害が発生し、待機系に切り替える例を説明したが、そのようなケースに限定されない。例えば、現用系の伝送経路に障害が発生していないが（つまり、伝送経路の切り替えは行われない）、ＩＰパケットＡの一部が消失（ロスト）したケースにも第１の実施形態で説明した方式を適用することができる。この場合、ＲＴＰシーケンス番号に基づいて、伝送経路１７を介して送信されたＩＰパケットＢのうち、消失したＩＰパケットＡと同一のペイロードを有するＩＰパケットＢを識別することができる。その識別されたＩＰパケットＢは、消失したＩＰパケットＡの代替として使用される。消失したＩＰパケットと同一のペイロードを有するＩＰパケットと識別することができるので、バッファリングによって一定時間を遅延させることによって、シームレスに映像信号を再構築することができる（以下、第２の実施形態も同様）。

＜第２の実施形態＞
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。図６は、第２の実施形態に従った送信機の例を示す。第２の実施形態では、送信機１３ａは、所定のタイミングで送信機１３ｂに対して初期化命令を発行し、送信機１３ｂは、初期化命令に応じて、送信機１３ａと同一タイミングでＲＴＰシーケンス番号を初期化する。

第２の実施形態に係る映像伝送システムは、送信機以外の構成要素については、第１の実施形態に係る構成要素と同一である。図６に示すように、第２の実施形態に係る送信機は、第１の実施形態に係る送信機が含むＰＴＰ制御部１３３およびＰＴＰタイムスタンプカウンタ１３４に代えて、初期化命令部１４０を含む。

初期化命令部１４０は、フレーム境界判定部１３５によって映像フレーム境界が判定されると、一定の時間を待って別の送信機（送信機１３ａの場合には送信機１３ｂ）に初期化命令を発行する。初期化命令は、例えば専用のＵＤＰパケットまたはＭＡＣフレームを使用して発行してもよい。代わりに、２つの送信機１３ａと１３ｂの間にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立しておき、所定のメッセージを使用して発行してもよい。その他の従来の通信技術を使用しても容易に実現可能なのは自明である。ここで、図７を参照して、ＲＴＰシーケンス番号の具体的な設定方法を説明する。

図７は、横軸を時間軸として、送信されるＩＰパケットのフレーム境界と時間との関係を示す。図７の上部は、送信機１３ａの処理を示しており、図７の下部は、送信機１３ｂの処理を示す。

送信機１３ａと１３ｂとの間でＲＴＰシーケンス番号を合わせる必要がある場合、送信機１３ａでは、フレーム境界判定部１３５によって映像フレーム境界（図７では映像フレーム１と映像フレーム２の境界）が判定されると、初期化命令部１４０が所定の時間（初期化命令発行禁止時間）待ってから初期化命令を送信機１３ｂに対して発行する。

送信機１３ａでは、初期化命令発行禁止期間が経過した後（または、初期化命令を発行した後）、フレーム境界判定部１３５によって次の映像フレーム境界が判定されたときに、初期化命令部１４０がＲＴＰシーケンス番号を所定の番号に初期化する。一方、送信機１３ｂでは、送信機１３ａよりの初期化命令を受信すると、フレーム境界判定部１３５によって次の映像フレーム境界が判定されたときに、送信機１３ｂの初期化命令部１４０がＲＴＰシーケンス番号を所定の番号に初期化する。ここで、送信機１３ａと送信機１３ｂで初期化に使用する所定の番号は同一の番号である。

本実施形態で送信機１３ａの初期化命令部１４０が初期化命令の発行まで所定の時間（初期化命令発行禁止時間）待つ理由は、映像フレーム境界の判定後、即時に送信機１３ｂに対して初期化命令を発行すると、送信機１３ａおよび送信機１３ｂに入力する映像信号の遅延時間差によっては、送信機１３ｂがＲＴＰシーケンス番号の初期化を行う映像フレーム境界を誤る可能性があるからである。例えば図７において、送信機１３ｂで映像フレーム１と映像フレーム２との境界の検出が初期化命令の受信より遅い場合には、ＲＴＰシーケンス番号の初期化される対象は映像フレーム３の最初のＩＰパケットではなく、映像フレーム２の最初のＩＰパケットとなり、送信機１３ａと不一致となる。送信機１３ａの初期化命令発行禁止時間を送信機１３ａと送信機１３ｂの入力映像信号の遅延時間差より大きくしておけば、この事象を回避することができる。

このようにして、送信機１３ａおよび１３ｂは、次の同一の映像フレーム境界を判定した直後に同一のタイミングでＲＴＰシーケンス番号を初期化することができる。その後引き続いて送信するＩＰパケットには順次１を加算したＲＴＰシーケンス番号を設定する。これにより、送信機１３ａおよび１３ｂはそれぞれ、同一のペイロードを有するＩＰパケットに対して同一のシーケンス番号を設定することができる。

第２の実施形態では、送信機１３ａが一定のタイミングで送信機１３ｂに対して初期化命令を発行することのみによって、ＰＴＰを実装しないでＲＴＰシーケンス番号を合わせることができる。よって、第１の実施形態での方式と比較して、送信機１３ａおよび１３ｂを簡易な構成で実現することができる。

なお、本実施形態では、映像フレームの境界を判定してから次の映像フレーム境界までの所定の期間を、初期化命令発行禁止期間としているが、このような例に限定されない。例えば、映像フレームの境界を判定してから、所定の数のＩＰパケットが送信されるまで、初期化命令を発行することを待ってもよい、

以上のように、本発明に係る映像伝送システムを説明した。上記説明した各構成要素が実行する処理、およびその処理の順序は例示的なものであることに留意されたい。

ＡＩＰパケット
ＢＩＰパケット
１６伝送経路
１７伝送経路

Claims

ＰＴＰグランドマスタと、
前記ＰＴＰグランドマスタとＰＴＰに従って時刻同期する第１の送信機と、
前記ＰＴＰグランドマスタとＰＴＰに従って時刻同期する第２の送信機と、
前記第１の送信機および前記第２の送信機とＩＰネットワークを介して接続された受信機とを備え、
前記第１の送信機および前記第２の送信機のそれぞれは、１つの映像信号から分配された映像信号を入力とし、
前記入力された映像信号を複数のＩＰパケットに分割し、
前記ＰＴＰに従って時刻同期されたＰＴＰタイムスタンプに基づいて、ＲＴＰシーケンス番号の初期値を算出し、
前記初期値から連続したシーケンス番号を、前記分割した複数のＩＰパケットのそれぞれのＲＴＰシーケンス番号フィールドに設定し、
前記第１の送信機は、前記ＲＴＰシーケンス番号が設定された前記複数のＩＰパケットを第１の複数のＩＰパケットとして、ＲＴＰに従って、第１の伝送経路を介して前記受信機に送信し、
前記第２の送信機は、前記ＲＴＰシーケンス番号が設定された前記複数のＩＰパケットを第２の複数のＩＰパケットとして、ＲＴＰに従って、第２の伝送経路を介して前記受信機に送信する
ことを特徴とする映像伝送システム。
前記第１の送信機および前記第２の送信機のそれぞれは、
所定の周期でＰＴＰタイムスタンプを取得し、
前記取得したタイムスタンプの値から、前記ＲＴＰシーケンス番号の前記初期値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の映像伝送システム。
前記第１の送信機および前記第２の送信機のそれぞれは、
入力された前記映像信号から映像フレーム境界を検出し、
前記算出した初期値を、前記検出した映像フレーム境界に基づいた所定の位置のＩＰパケットのＲＴＰシーケンス番号フィールドに設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の映像伝送システム。
１つの映像信号から分配された映像信号を入力とし、前記入力された映像信号を第１の複数のＩＰパケットに分割し、前記分割した第１の複数のＩＰパケットを第１の伝送経路を介して送信する第１の送信機と、
前記分配された映像信号を入力とし、前記入力された映像信号を第２の複数のＩＰパケットに分割し、前記分割した第２の複数のＩＰパケットを第２の伝送経路を介して送信する第２の送信機と、
前記第１の送信機および前記第２の送信機とＩＰネットワークを介して接続された受信機とを備え、
前記第１の送信機は、連続したシーケンス番号を、前記分割した第１の複数のＩＰパケットのそれぞれのＲＴＰシーケンス番号フィールドに、第１のＲＴＰシーケンス番号として設定し、
前記第１のＲＴＰシーケンス番号が設定された前記第１の複数のＩＰパケットを、ＲＴＰに従って、第１の伝送経路を介して前記受信機に送信し、
所定のタイミングで初期化命令を前記第２の送信機に発行し、
前記第１のＲＴＰシーケンス番号を初期化し、
前記第２の送信機は、連続したシーケンス番号を、前記分割した第２の複数のＩＰパケットのそれぞれのＲＴＰシーケンス番号フィールドに、第２のＲＴＰシーケンス番号として設定し、
前記第２のＲＴＰシーケンス番号が設定された前記第２の複数のＩＰパケットを、ＲＴＰに従って、第２の伝送経路を介して前記受信機に送信し、
前記発行された初期化命令を受信し、
前記初期化命令を受信したことに応答して、前記第２のＲＴＰシーケンス番号を初期化する
ことを特徴とする映像伝送システム。
前記第１の送信機は、前記入力された映像信号から第１の映像フレーム境界を判定し、
前記判定した第１の映像フレーム境界から所定の時間が経過した後に前記初期化命令を発行することを特徴とする請求項４に記載の映像伝送システム。
前記第１の送信機は、前記入力された映像信号から、前記判定した第１の映像フレーム境界から起算して第Ｎの映像フレーム境界を判定し、
前記判定した第Ｎの映像フレーム境界に基づき、前記第１のＲＴＰシーケンス番号を初期化し、
前記第２の送信機は、
前記初期化命令を受信したことに応答して、前記入力された映像信号から第２の映像フレーム境界を判定し、前記判定した第２の映像フレーム境界に基づき、前記第２のＲＴＰシーケンス番号を初期化することを特徴とする請求項５に記載の映像伝送システム。